專利名稱：用蛇紋石尾礦制備玻璃陶瓷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用蛇紋石尾礦制備玻璃陶瓷的方法，屬建筑材料及尾礦資源再生利用環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
蛇紋石尾礦是固體廢棄物，大多就地堆放在礦區(qū)附近，占用大量土地。其隨降水流入水體或滲入土壤，嚴(yán)重污染下游水系及其附近的土壤，直接影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活用水，還會(huì)造成礦區(qū)周圍土壤結(jié)構(gòu)改變；部分尾礦堆積到溝谷等低洼帶，隨雨季的洪水傾瀉而下，容易導(dǎo)致滑坡、泥石流或堵塞河道，引發(fā)安全事故，破壞生態(tài)環(huán)境。蛇紋石尾礦礦物成分復(fù)雜，主要礦物為蛇紋石、橄欖石、透閃石和方解石，其化學(xué)成分為3%，Mg037. 3%， Al2O3L 0%，F(xiàn)e2036. 5%，Ca02. 5%，及少量!^eOJe2OyAl2O3等。因此合理的利用有價(jià)元素鎂和硅是蛇紋石尾礦資源化利用的關(guān)鍵。微晶玻璃，又名玻璃陶瓷，是通過(guò)玻璃的控制晶化獲得的一類多晶材料。它有三種典型的組成形式，分別為架狀片狀和鏈狀。架狀硅酸鹽微晶玻璃是基于SiO2-Al2O3-MgO (Li2O)系統(tǒng)的微晶玻璃，由于其主晶相為石英固溶體及頑輝石，因而具有極低的熱膨脹系數(shù)，非常耐火，具有高的化學(xué)穩(wěn)定性。制備微晶玻璃的主要原料是采用含S^2較高的原料，如金屬尾礦、粉煤灰、高爐渣、工業(yè)礦渣等制作，例如中國(guó)專利CN1733638A公開(kāi)的“高鐵尾礦制造微晶玻璃及方法”，CN1733639A公開(kāi)的“含鉬尾礦制造的微晶玻璃及方法”， CN1099359A “利用粉煤灰制備微晶玻璃的配方及工藝”和CN101718137A “利用花崗石廢棄物生產(chǎn)微晶玻璃裝飾板材的方法”等。國(guó)外也有一些研究，但專門以蛇紋石尾礦做主要原料制作微晶玻璃的研究還未見(jiàn)有關(guān)報(bào)道。本發(fā)明選用蛇紋石尾礦制備微晶玻璃，利用其主要化學(xué)成分MgO和SiO2,及少量 FeO, Fe2O3^ Al2O30其中微量的氧化鉻、氧化錳、氧化鎳可作為調(diào)色劑，對(duì)微晶玻璃著色十分有利。本發(fā)明除了以蛇紋石尾礦為主要原料外，還要添加少量的高嶺土 (包括尾礦)，粘土 (包括尾礦)，長(zhǎng)石(包括尾礦)，石英，水玻璃以及微量的硼砂。同時(shí)要加晶核劑CaF2 (包括含CaF2的其它原料)，MF2 (包括含MF2的其它原料)和TW2 (包括含TW2的其它原料)。目前微晶玻璃陶瓷的生產(chǎn)技術(shù)中沒(méi)有以蛇紋石尾礦作為主要原料的，本發(fā)明提供一種可以對(duì)蛇紋石尾礦廢棄物進(jìn)行綜合利用、生產(chǎn)成本低的生產(chǎn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用蛇紋石尾礦廢棄物為主要原料來(lái)制備玻璃陶瓷材料的工藝方法。本發(fā)明一種用蛇紋石尾礦制備玻璃陶瓷的方法，其特征在于具有以下的制備過(guò)程和步驟
a.確定制品玻璃陶瓷的原料配方，所用的原料組分及其重量百分比下如 蛇紋石尾礦60 80%，高嶺土尾礦
粘土
長(zhǎng)石
水玻璃
硼砂
CaF2 (晶核劑) 著色劑
2
‘15%, ‘5%,
‘4%, ‘8%, 5%, 5%,
0. 5 1. 5% ；
所述的蛇紋石尾礦，其化學(xué)成分及其重量百分比為
SiO242 --50%,MgO32 ^ 36%,CaO5 8%,Fe2O36 9%,Al2O34 7%,Na2O0. 5 1. 0%,TiO20. 1 0. 5%,MnO0. 01 0. 2%,灼燒損失余量
所述的高嶺土尾礦，其化學(xué)成分及其重量百分比為
SiO2
Al2O3
MgO
Fe2O3
80 ‘ 7 0. 5
-90%, 16%, 1. 5%,
0. 5 1. 5%, CaO0. 5 1. 5%,
所述的著色劑為Cr203、Mn0或NiO中的任一種；
b、配制混合料按上述的原料配方稱量配料，將混合料放入球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為100 400rpm，所得粉料過(guò)100目篩；
C、熔制成玻璃將上述球磨后的混合料投入玻璃窯爐中加熱熔制，熔制溫度為 1300 1500°C，并保溫4 6小時(shí)；
d、澆注成型將上述熔制的玻璃液進(jìn)行澆注成型，并放入退火爐進(jìn)行退火，退火溫度為500 600°C，退火時(shí)間為2 3小時(shí)；
e、晶核化然后再升高溫度至700 900°C進(jìn)行晶核化，保持溫度1 2小時(shí)，最后再升高溫度至1000 1200°C，保溫2 3小時(shí)，使形成的晶核生長(zhǎng)得到微晶玻璃，最后自然冷卻至室溫，得到產(chǎn)物微晶玻璃陶瓷材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)如下所述
(1)用蛇紋石作為主要原料制備微晶玻璃陶瓷材料，實(shí)現(xiàn)蛇紋石高附加值的目的。(2)蛇紋石廢棄物和高嶺土廢棄物以及粘土廢棄物可以用于制備微晶玻璃陶瓷材料。(3)實(shí)現(xiàn)廢物再利用，為礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。實(shí)施例1
本實(shí)施例的制備步驟如下
1、配制混合料(以重量百分比計(jì))蛇紋石尾礦(取自江西弋陽(yáng)蛇紋石尾礦)70%，高嶺土 5%，粘土 5%，長(zhǎng)石3%，水玻璃7%，硼砂5%，CaF24%,著色劑1%混合，接著進(jìn)行球磨轉(zhuǎn)速300r/ min，粉末顆粒小于100目。2、熔化玻璃液將球磨后的混合料投入玻璃窯爐中加熱，熔化溫度為1450°C，保溫4小時(shí)。3、澆注成型將熔化玻璃液體進(jìn)行澆注成型，放入爐子在600進(jìn)行退火，時(shí)間2小時(shí)。4、晶化然后升高溫度到900°C進(jìn)行核化，恒溫池，最后升高爐溫到1100°C保池使形成的晶核生長(zhǎng)得到微晶玻璃陶瓷材料，然后在爐內(nèi)自然降溫，最終制得產(chǎn)品。產(chǎn)品經(jīng)測(cè)試吸水率<0. 22% ；耐酸性(3% HCl)0. 35% ；耐堿性(30g/LNa0H)0. 02% ； 抗折強(qiáng)度 46. 12MPa ；TCLP 毒性浸出 0. 5835mg/L ；硬度 7. 0 ；密度 2. 70g/cm2。實(shí)施例2
1、配制混合料(以重量百分比計(jì))蛇紋石尾礦80%，高嶺土 5%，粘土 2%，長(zhǎng)石3%，水玻璃 5%，硼砂^)，CaF2 2%，著色劑1%混合，接著進(jìn)行球磨300r/min，粉末顆粒小于100目。2、熔化玻璃液將球磨后的混合料投入玻璃窯爐中加熱，熔化溫度為1400°C，保溫4小時(shí)。3、澆注成型將熔化玻璃液體進(jìn)行澆注成型，放入爐子在600進(jìn)行退火，時(shí)間2小時(shí)。4、晶化然后升高溫度到900°C進(jìn)行核化，恒溫2h，最后升高爐溫到1100°C保池使形成的晶核生長(zhǎng)得到微晶玻璃陶瓷材料，然后在爐內(nèi)自然降溫，最終制得產(chǎn)品。產(chǎn)品經(jīng)測(cè)試吸水率<0. 22% ；耐酸性(3% HCl)0. 38% ；耐堿性(30g/LNa0H)0. 02% ； 抗折強(qiáng)度 41. 12MPa ；TCLP 毒性浸出 0. 5835mg/L ；硬度 6. 8 ；密度 2. 68g/cm2。實(shí)施例3
1、配制混合料(以重量百分比計(jì))蛇紋石尾礦60%，高嶺土 15%，粘土 5%，長(zhǎng)石3%，水玻璃 7%，硼砂5%，CaF2 4%，著色劑1%混合，接著進(jìn)行球磨300r/min，粉末顆粒小于100目。2、熔化玻璃液將球磨后的混合料投入玻璃窯爐中加熱，熔化溫度為1500°C，保溫4小時(shí)。3、澆注成型將熔化玻璃液體進(jìn)行澆注成型，放入爐子在600進(jìn)行退火，時(shí)間2小時(shí)。4、晶化然后升高溫度到900°C進(jìn)行核化，恒溫池，最后升高爐溫到1100°C保池使形成的晶核生長(zhǎng)得到微晶玻璃陶瓷材料，然后在爐內(nèi)自然降溫，最終制得產(chǎn)品。產(chǎn)品經(jīng)測(cè)試吸水率<0. 22% ；耐酸性(3% HCl)0. 39% ；耐堿性(30g/LNa0H)0. 02% ； 抗折強(qiáng)度 43. 12MPa ；TCLP 毒性浸出 0. 5935mg/L ；硬度 6. 9 ；密度 2. 69g/cm2。
權(quán)利要求
1.1、ー種用蛇紋石尾礦制備玻璃陶瓷的方法，其特征在于具有以下的制備過(guò)程和步驟a.確定制品玻璃陶瓷的原料配方，所用的原料組分及其重量百分比下如 蛇紋石尾礦60 80%，高嶺土尾礦5 15%，粘土2 5%，長(zhǎng)石2 4%，水玻璃5 8%，硼砂2 5%，CaF2 (晶核劑)2 5%， 著色劑0. 5 1.5% ；所述的蛇紋石尾礦，其化學(xué)成分及其重量百分比為 SiO242 50%，MgO32 36%，CaO5 8%，F(xiàn)e2O36 9%，Al2O34 7%，Na2O0. 5 1.0%,TiO20.1 0. 5%,MnO0. 01 0. 2%,灼燒損失余量；所述的高嶺土尾礦，其化學(xué)成分及其重量百分比為 SiO280 90%，Al2O37 16%，MgO0. 5 1.5%,Fe2O30. 5 1.5%,CaO0. 5 1.5%,所述的著色劑為Cr203、MnO或NiO中的任ー種；b、配制混合料按上述的原料配方稱量配料，將混合料放入球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行球磨，球 磨機(jī)轉(zhuǎn)速為100 400rpm，所得粉料過(guò)100目篩；c、熔制成玻璃將上述球磨后的混合料投入玻璃窯爐中加熱熔制，熔制溫度為 1300 1500°C，并保溫4 6小時(shí)；d、澆注成型將上述熔制的玻璃液進(jìn)行澆注成型，并放入退火爐進(jìn)行退火，退火溫 度為500 600°C，退火時(shí)間為2 3小時(shí)；e、晶核化然后再升高溫度至700 900°C進(jìn)行晶核化，保持溫度1 2小時(shí)，最 后再升高溫度至1000 1200°C，保溫2 3小吋，使形成的晶核生長(zhǎng)得到微晶玻璃，最后自 然冷卻至室溫，得到產(chǎn)物微晶玻璃陶瓷材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用蛇紋石尾礦制備玻璃陶瓷的方法，屬建筑材料及尾礦資源再生利用環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采蛇紋石尾礦、高嶺土尾礦、粘土、長(zhǎng)石、水玻璃、硼砂、晶核劑CaF2、著色劑為原料；按規(guī)定配方進(jìn)行稱量配料，然后通過(guò)球磨，得到顆粒小于100目的粉末料；將粉末料放入熔爐內(nèi)熔制，熔制溫度為1300～1500℃，保溫4～6小時(shí)，然后將熔制好的玻璃液進(jìn)行澆注成型，接著放入退火爐在500～600℃下進(jìn)行退火2～3小時(shí)；然后升溫到700～900℃進(jìn)行核化，最后在1000～1200℃下保溫2～3小時(shí)，使形成的晶核生長(zhǎng)得到微晶玻璃陶瓷；最后隨爐冷卻至室溫，得到產(chǎn)物微晶玻璃陶瓷材料。
文檔編號(hào)C03C6/10GK102557444SQ20121000026
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者周鳴, 朱萍, 洪岱, 王良有, 章鑫炯 申請(qǐng)人:上海大學(xué)